A física e a química têm tanto em comum que hoje é mais fácil enxerga-las como duas especialidades da mesma ciência do que como duas ciências distintas, com limites claramente definidos entre si. Mas a vida dos estudantes de física seria bem mais simples se esta disciplina oferecesse um quadro sinóptico de seus conteúdos tão bem construído quanto é a tabela periódica dos elementos químicos.
Em um único quadro a tabela periódica nos exibe todos os elementos químicos em ordem de número atômico, agrupa metais, não metais e gases nobres, cada qual em um bloco próprio, e ainda classifica todos eles por famílias, nas quais os elementos constituintes possuem propriedades químicas semelhantes.
Tudo parece muito óbvio agora, depois de pronto. Igualzinho à velha história do ovo de Colombo. Mas chegar a essa classificação visual dos elementos químicos foi um trabalho demorado, que envolveu os melhores estudiosos do assunto em sua época. E só se chegou ao resultado atual após várias tentativas frustradas e seguidos aperfeiçoamentos na idéia inicial.
Uma das primeiras tentativas de construir essa classificação foi desenvolvida na década de 1860 por Alexandre de Chancourtois, cientista francês que ordenou os elementos em ordem crescente de suas massas atômicas numa superfície cilíndrica. Essa construção ficou célebre com o nome de parafuso telúrico. Era organizado de modo a mostrar nas verticais do cilindro uma seqüência de elementos químicos com propriedades semelhantes.
A idéia era boa, mas Chancourtois foi prejudicado pelo fato de muitas das massas atômicas terem sido calculadas erradas, na sua época. De qualquer modo, o princípio da coisa tinha sido dado. Os elementos pareciam apresentar uma periodicidade em suas propriedades químicas, como Chancourtois tentara provar.
Se os elementos químicos apresentavam periodicidade, ou seja repetiam as mesmas propriedades após uma seqüência, restava descobrir qual seria a regra de periodicidade válida para todos os elementos.
O inglês Alexander Reina Newlands partiu de um palpite interessante. Ele correlacionou os elementos químicos com as notas musicais, que após uma escala seqüencial de sete sons repetia o primeiro. Esta tentativa foi chamada de lei das oitavas, pois o cientista acreditava que os elementos químicos se comportavam como as notas musicais no teclado de um piano, onde após uma seqüência do Dó ao Si retornava-se ao Dó, o oitavo elemento da seqüência deveria ter as mesmas propriedades do primeiro.
A idéia, porém, mostrou-se válida somente até o Cálcio. Depois não funcionava para o restante dos elementos. Ainda assim, ajudou a reforçar a idéia de que as propriedades dos elementos eram periódicas, apenas não havia sido descoberto como esta periodicidade se manifestava.
Quem conseguiu este feito, finalmente, foi o russo Dimitri Ivanovitch Mendeleiev, em 1869, que descobriu que as propriedades dos elementos decorriam de suas massas atômicas. A partir deste princípio montou uma tabela tão consistente com os resultados experimentais que chegou a defender que os elementos que não se encaixavam em sua tabela tiveram suas massas atômicas calculadas erradamente.
Mendeleev montou um quadro em que os elementos químicos eram posicionados em ordem crescente de massa atômica, dispostos de tal forma que as verticais da tabela reuniam famílias de elementos com propriedades semelhantes. O alemão Lothar Meyer, em trabalho independente, chegou a conclusões semelhantes, mas a solução de Mendeleev, mais bem elaborada, lhe valeu o reconhecimento da paternidade da tabela periódica moderna (clique no link do começo do texto para vê-la).
Na tabela periódica moderna se identifica de imediato a separação entre os metais, à esquerda da tabela, os não metais à direita e os semi-metais entre os dois grupos anteriores. O hidrogênio não se classifica em nenhuma destas definições e ocupa um lugar de destaque na cabeceira da tabela. Os gases nobres, por possuírem propriedades únicas, formam uma coluna exclusiva na extrema direita.
As colunas da tabela periódica reúnem as famílias dos elementos químicos, sendo que algumas possuem nomes específicos (veja abaixo):
As famílias dos elementos químicos se definem pela semelhança entre a composição da última camada de elétrons, aquela onde as reações químicas acontecem.
As linhas horizontais da tabela periódica são chamadas de períodos, sendo que em cada período se reúnem elementos químicos com o mesmo número de camadas eletrônicas.
No terceiro período, estão posicionados o sódio (Na), fósforo (P) e o enxofre (S) porque esses elementos, e todos os demais daquela linha, possuem três camadas de elétrons em torno do núcleo de seus átomos.
Existe uma história muito conhecida de que a idéia da tabela periódica teria surgido a Mendeleiev enquanto dormia: “Vi num sonho uma tabela em que todos os elementos se encaixavam como requerido. Ao despertar, escrevi-a imediatamente numa folha de papel.”
Esta citação, conhecida como o “Sonho de Mendeleiev” pode dar a impressão que as descobertas científicas surgem do nada, de um momento de inspiração mágico. Mas como vimos, muitos cientistas e próprio Dimitri descarregaram muita transpiração (como dizia Thoma Edison) neste projeto antes que o sonho de ter-se boa parte da Química resumida em uma única página se realizasse.